(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ系と撮像素子とを具備した撮像手段によりディスプレイパネルに表示された画像を撮影し、撮影した画像から前記ディスプレイパネルの表示ムラを検査する方法であって、
前記撮像手段の前記ディスプレイパネルに対する焦点合わせを行う焦点合わせ工程と、
前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を長くして前記ディスプレイパネルに表示された画像のマクロ撮影を可能とする接写工程と、
前記焦点合わせ工程で前記レンズ系の焦点が前記ディスプレイパネルに合った状態で、前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を調整して前記ディスプレイパネルの１個の画素からの光が前記撮像素子の複数個の画素に対応するように前記画像の光を分散させて輝度レベルの規則的な変化を抑える分散工程と
を備えたことを特徴とするディスプレイパネルの検査方法。
【請求項２】
ディスプレイパネルに表示された画像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により撮影された前記ディスプレイパネルの画像を処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段で処理した画像を表示する画像表示手段とを具備するディスプレイパネルの検査装置において、
前記撮像手段が、レンズ系と、撮像素子と、前記レンズ系を移動させて前記ディスプレイパネルの画像に対して焦点合わせを行う焦点合わせ手段と、前記撮像素子を移動させて前記レンズ系と前記撮像素子との距離を調整するバックフォーカス調整手段と、前記焦点合わせ手段及びバックフォーカス調整手段を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段が、前記撮像手段で撮影した画像から前記ディスプレイパネルの表示ムラを検査するに際し、前記撮像手段の前記焦点合わせ手段を制御して前記ディスプレイパネルに対して焦点合わせを行う焦点合わせ処理機能と、前記バックフォーカス調整手段を制御して前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を長くして前記ディスプレイパネルに表示された画像のマクロ撮影を可能とする接写処理機能と、
前記焦点合わせ処理機能で前記レンズ系の焦点が前記ディスプレイパネルに合った状態で、前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を調整して前記ディスプレイパネルの１個の画素からの光が前記撮像素子の複数個の画素に対応するように前記画像の光を分散させて輝度レベルの規則的な変化を抑える分散処理機能と
を備えたことを特徴とするディスプレイパネルの検査装置。
【請求項３】
前記撮像手段のレンズ系と撮像素子との間に、光学フィルタを装着するフィルタ装着部を備え、
前記制御手段が、前記光学フィルタの装着又は交換に伴って屈折によるフォーカスのズレを修正するために前記バックフォーカス調整手段を制御して前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を微調整する微調整処理機能をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載のディスプレイパネルの検査装置。
【請求項４】
前記フィルタ装着部が複数のフィルタを自動的に切り替えるフィルタ切替機構を備えたことを特徴とする請求項３記載のディスプレイパネルの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどのディスプレイパネルの検査に関するものであり、ケラレの発生を抑えて、ディスプレイパネルの点欠陥などの種々の表示ムラをより正確に検出するためのマクロ撮影(接写)を可能とした、ディスプレイパネルの検査方法および検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイなどのディスプレイパネルに生じた画素の欠陥などを、検査対象となるディスプレイパネルを点灯させた状態でカメラで撮影し、撮影した画像から欠陥の位置や大きさを特定することは以前から広く行われている。
【０００３】
かかる従来のディスプレイパネルの検査技術としては、例えば特許文献１〜４に記載されているものがある。
【０００４】
特許文献１は、撮像装置を用いて液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置である。バックライト装置の光を液晶パネルのウラ面に照射し、ＣＣＤカメラで液晶パネルを撮影して、検査する。特許文献２は、液晶パネルの表示画面上の傷を検出する液晶パネル検査装置である。この液晶パネル検査装置は、液晶モジュールの表示画面の画像を真上から撮影するＣＣＤカメラと、液晶モジュールに対し角度を変えて光を当てるライトと、前記角度を変えて撮影した画像を入力する画像取込部と、各角度毎の画像を二値化する二値化部と、二値化された画像を重ね合わせる合成部と、元の画像と重ね合わせた画像を比較し、傷等の不良箇所を検出する比較部とを備えて構成されている。特許文献３は、液晶パネルの検査領域を決定できる液晶パネル検出装置である。この液晶パネル検出装置は、液晶パネルを載置するステージと、液晶パネルの裏面から光を当てる照明装置と、照明された液晶パネルを撮影するＣＣＤカメラと、撮影した画像からブラックマトリックスの内周側を検出し、その検出位置から検出領域を決定し、その検出領域に基づいて液晶パネルの割れ、欠け等を検査する制御部とを備えて構成されている。
【０００５】
これらの検査装置で、液晶パネルの表面を一定面積だけ撮影して通常の検査が行われる。
【０００６】
また、特許文献４のように、レンズ前面に光学フィルタを配置して不要な光を取り除く処理を行ってからディスプレイパネルをカメラで撮影し、撮影した画像を基に検査が行われる例もある。この場合、光学フィルタとして、反射光を取り除くＰＬフィルタや、近赤外線をカットするＩＲカットフィルタ等をレンズ前面に設けて、不要光を取り除いている。
【特許文献１】特開２００７−８６５６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２５４４号公報
【特許文献３】特開２００７−２１２６９０号公報
【特許文献４】特開２００３−３４４７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記各特許文献に記載されているようなディスプレイパネルの検査においては、ディスプレイパネルを撮影する際に、広い一定面積を撮影して全体的に検査するだけでなく、特定部分を拡大して詳細に検査する必要もある。この場合、より高精度で鮮明な画像を得る必要があるが、このためには、カメラと、被写体であるディスプレイパネルとの距離をできるかぎり短くする必要がある。
【０００８】
特に、最近のディスプレイパネルにおいては、高精細化がさらに進んでおり、その高精細化に伴ってディスプレイパネルの画素も小さくなっているため、特定部分を拡大して詳細に検査する際にはカメラをよりディスプレイパネルに接近させて撮影(マクロ撮影)を行わなければならなくなっている。
【０００９】
ところが、カメラのレンズ系には固有の最短焦点距離があり、この最短焦点距離よりもカメラと被写体との間の距離を短くすると撮影する画像がぼやけてしまう(いわゆる「ピントが合わない」)と言う問題がある。
【００１０】
これを解消するには、顕微鏡を用いたり、接写リングをカメラに取り付けたりすることも考えられるが、ディスプレイパネル全体を撮影するには不向きであり、費用もかかる。
【００１１】
また、レンズ前面に光学フィルタを配置する場合、２次元テスタの特性上、広角撮影が必要となるため、画像の四隅が暗くなるケラレ現象を起こしてしまう。このケラレ現象を考慮した設計をすると、フィルタ径自体を大きくする必要がある。また、フィルタ切替機構を設ける場合、フィルタ径に合わせてフィルタ切替機構も大きくなってしまう。そして、ディスプレイパネルの解像度が高くなればなるほど、サイズ、重量、コストの面で不利になってしまう。
【００１２】
本発明は、これら従来技術の問題点を解決し、ディスプレイパネルの検査に際してマクロ撮影を可能とすると共に、光学フィルタをコンパクトに装着できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたもので、本発明に係るディスプレイパネルの検査方法は、レンズ系と撮像素子とを具備した撮像手段によりディスプレイパネルに表示された画像を撮影し、撮影した画像から前記ディスプレイパネルの表示ムラを検査する方法であって、前記撮像手段の前記ディスプレイパネルに対する焦点合わせを行う焦点合わせ工程と、前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を長くして前記ディスプレイパネルに表示された画像のマクロ撮影を可能とする接写工程と、前記焦点合わせ工程で前記レンズ系の焦点が前記ディスプレイパネルに合った状態で、前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を調整して前記ディスプレイパネルの１個の画素からの光が前記撮像素子の複数個の画素に対応するように前記画像の光を分散させて輝度レベルの規則的な変化を抑える分散工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るディスプレイパネルの検査装置は、ディスプレイパネルに表示された画像を撮影する撮像手段と、前記撮像手段により撮影された前記ディスプレイパネルの画像を処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理した画像を表示する画像表示手段とを具備するディスプレイパネルの検査装置において、前記撮像手段が、レンズ系と、撮像素子と、前記レンズ系を移動させて前記ディスプレイパネルの画像に対して焦点合わせを行う焦点合わせ手段と、前記撮像素子を移動させて前記レンズ系と前記撮像素子との距離を調整するバックフォーカス調整手段と、前記焦点合わせ手段及びバックフォーカス調整手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段が、前記撮像手段で撮影した画像から前記ディスプレイパネルの表示ムラを検査するに際し、前記撮像手段の前記焦点合わせ手段を制御して前記ディスプレイパネルに対して焦点合わせを行う焦点合わせ処理機能と、前記バックフォーカス調整手段を制御して前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を長くして前記ディスプレイパネルに表示された画像のマクロ撮影を可能とする接写処理機能と、前記焦点合わせ処理機能で前記レンズ系の焦点が前記ディスプレイパネルに合った状態で、前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を調整して前記ディスプレイパネルの１個の画素からの光が前記撮像素子の複数個の画素に対応するように前記画像の光を分散させて輝度レベルの規則的な変化を抑える分散処理機能とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、前記ディスプレイパネルの検査装置は、前記撮像手段のレンズ系と撮像素子との間に、光学フィルタを装着するフィルタ装着部を備え、前記制御手段が、前記光学フィルタの装着又は交換に伴って屈折によるフォーカスのズレを修正するために前記バックフォーカス調整手段を制御して前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を微調整する微調整処理機能をさらに備えることが望ましい。前記フィルタ装着部は、複数のフィルタを自動的に切り替えるフィルタ切替機構を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を長くして前記ディスプレイパネルに表示された画像のマクロ撮影を可能とすることによって、高い精度かつ鮮明な画像の撮影を行うことができる。
【００１７】
また、前記フィルタ装着部に要求される機能を備えた光学フィルタを適宜装着又は交換すると共に、前記制御手段で前記レンズ系と前記撮像素子との間の距離を微調整してノイズ光の除去等を行った検査光を前記撮像素子で受光して、高い精度の検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本願発明の好適な実施形態について説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
以下に、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係るディスプレイパネル検査装置の撮像装置を概略的に示す構成図、図２はディスプレイパネル検査装置を概略的に示す構成図、図３は本発明の実施形態に係る撮像装置のフロントフォーカスとバックフォーカスに関して焦点距離を模式的に示す説明図、図４は１画素が139.7μｍのディスプレイパネル及び１画素が108.0μｍのディスプレイパネル並びにそれらの最短撮影距離(WD)を示す模式図、図５はディスプレイパネルを撮像装置で撮影したときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフ、図６はモアレが発生している状態でディスプレイパネルを撮像装置で撮影したときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフ、図７は撮像装置のＣＣＤ素子及びディスプレイパネルの各画素の対応状態を示す模式図、図８は撮像装置で受光する光をバックフォーカスにより分散させたときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフ、図９はディスプレイパネルに点欠陥などの種々の表示ムラが発生しているときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフである。
【００２１】
本発明に係るディスプレイパネルの検査方法および検査装置は、ディスプレイパネルの検査、特に表示ムラの検査を行うために、ディスプレイパネルに表示された画像(白色表示を含む種々の画像)をカメラ(例えばＣＣＤカメラ)で撮影する際に、カメラの焦点合わせを行った後、カメラのレンズ系と撮像素子との間の距離を長くする(バックフォーカスの調整を行う)ことにより、マクロ撮影(接写)を可能とするものである。
【００２２】
［ディスプレイパネル検査装置］
まず、本発明のディスプレイパネル検査方法を実施するためのディスプレイパネル検査装置について説明する。
【００２３】
ディスプレイパネル検査装置１は、図１，２に示すように主に、撮像装置２と、画像処理装置３と、画像表示装置４とから構成されている。
【００２４】
撮像装置２は、検査対象となるディスプレイパネル(液晶ディスプレイパネル)５に表示された画像を撮影する撮像手段である。この撮像装置２は、レンズ系７と、撮像素子８と、焦点合わせ手段９と、バックフォーカス調整手段１０と、パネルコントロール部１１と、制御手段１２とから構成されている。なお、ディスプレイパネル５、レンズ系７及び撮像素子８は、暗室１５内に収納され、外光を遮断している。
【００２５】
レンズ系７は、暗室１５内において前記ディスプレイパネル５と撮像素子８との間に位置して焦点を調整するための光学装置である。レンズ系７は、１つのレンズ又は複数のレンズ、フィルタ等を組み合わせて構成されている。撮像素子８は、ディスプレイパネル５を上から撮影するための素子である。撮像素子８は具体的にはＣＣＤ素子を用いたカメラで構成されている。
【００２６】
焦点合わせ手段９は、前記レンズ系７及び撮像素子８を一体的に移動させて前記ディスプレイパネル５の画像に対して焦点合わせを行う手段である。焦点合わせ手段９は、垂直移動機構１３と、レンズ支持部１４とから構成されている。
【００２７】
垂直移動機構１３は、ディスプレイパネル検査装置１の装置本体側に取り付けられて、レンズ系７及び撮像素子８を一体的に垂直方向に移動させてディスプレイパネル５に対して焦点を合わせるための機構である。この垂直移動機構１３は、装置本体側に固定されてレンズ支持部１４のスライドを支持する固定部１６と、レンズ支持部１４に固定された状態で固定部１６に上下方向へスライド可能に支持された移動部１７とから構成されている。固定部１６には、移動部１７を垂直方向に移動させる移動機構(図示せず)が組み込まれており、移動部１７を支持して垂直方向に移動させる。移動部１７は、レンズ支持部１４を支持してこのレンズ支持部１４を介してレンズ系７を垂直方向に移動させる。
【００２８】
レンズ支持部１４は、レンズ系７を撮像素子８と共に支持するための部材である。レンズ支持部１４は、側面形状がＬ字状に形成された縦板部１４Ａと、この縦板部１４Ａの中間位置から水平に延出された横板部１４Ｂとから構成されている。レンズ系７は横板部１４Ｂの下側に、ディスプレイパネル５に向けた状態で支持されている。
【００２９】
バックフォーカス調整手段１０は、撮像素子８を移動させてレンズ系７と撮像素子８との間隔を調整するための装置である。バックフォーカス調整手段１０は、精密移動機構１９と、撮像素子支持部２０とから構成されている。精密移動機構１９は、レンズ支持部１４の縦板部１４Ａに支持された状態で撮像素子支持部２０を支持して精密に移動させるための機構である。この撮像素子支持部２０を精密に移動させることで、撮像素子支持部２０に支持された撮像素子８の位置を調整してバックフォーカスを微調整する。精密移動機構１９は、ある程度の距離の上下移動を調整できると共に微細な距離の上下移動を調整できる直動機構によって構成されている。具体的には、接写のためのバックフォーカスの調整に必要な移動距離を確保すると共に微調整ができる直動機構によって構成されている。この直動機構としては、ボールネジ機構、リニアモーター等の、撮像素子８の位置を微調整できる装置全てを用いることができる。撮像素子支持部２０は、撮像素子８を直接支持するための部材である。撮像素子支持部２０は、撮像素子８を支持した状態で精密移動機構１９に支持されて、精密移動機構１９でその位置が微調整されることによって前記レンズ系７と前記撮像素子８との間隔が微調整される。
【００３０】
パネルコントロール部１１は、ＬＣＤパネル用電源２２と、ＬＣＤパネル駆動信号発生器２３とから構成されている。ＬＣＤパネル用電源２２でディスプレイパネル５に電源が供給され、ＬＣＤパネル駆動信号発生器２３で発生させた駆動信号によってディスプレイパネル５が駆動される。これにより、ディスプレイパネル５が発光されて、適宜検査用の画像が表示される。
【００３１】
制御手段１２は、各部を制御して検査を行うための装置である。制御手段１２は、具体的には制御機能を備えたコンピュータによって構成されている。本実施形態では、１つのコンピュータで画像処理装置３と制御手段１２の２つの機能を持たせている。なお、制御手段１２を１つのコンピュータで、画像処理装置３を他の１つのコンピュータでそれぞれ構成しても良い。また、他の構成でもよい。
【００３２】
制御手段１２は少なくとも、焦点合わせ処理機能と、接写処理機能とを備えている。焦点合わせ処理機能は、前記撮像装置２で撮影した画像から前記ディスプレイパネル５の表示ムラを検査するに際し、前記撮像装置２の前記焦点合わせ手段９を制御して前記ディスプレイパネル５に対して焦点合わせを行うための処理機能である。ここでは、一例として１画素が139.7μｍの通常ピッチのディスプレイパネルと、１画素が108.0μｍの狭画素ピッチの小型ディスプレイパネルに対して焦点合わせを行う場合を示す。焦点合わせ手段９は、前記レンズ系７を移動させて、通常ピッチのディスプレイパネルの画像に対する通常撮影状態又は狭画素ピッチの小型ディスプレイパネルの画像に対するマクロ撮影(接写)状態で焦点合わせを行った後は、レンズ系７を動かすことはなく、レンズ系７とディスプレイパネル５の間の距離を一定に保つ。
【００３３】
接写処理機能は、バックフォーカス調整手段１０を制御してレンズ系７と撮像素子８との間の距離を長くしてディスプレイパネル５に表示された画像のマクロ撮影を可能とする処理機能である。焦点合わせ手段９で前記レンズ系７を移動させて、狭画素ピッチの小型ディスプレイパネルの画像に対するマクロ撮影(接写)状態で焦点合わせを行った際に、通常ピッチのディスプレイパネルの画像に対する通常撮影状態で焦点合わせを行った際よりも、レンズ系７と撮像素子８との間の距離を長くしてマクロ撮影を可能とする。
【００３４】
また、必要に応じて分散処理機能も備える。分散処理機能は、前記バックフォーカス調整手段１０を制御して前記レンズ系７と前記撮像素子８との間の距離を調整して前記ディスプレイパネル５からの画像の光を分散させることによりディスプレイパネル５に表示された画像を撮影する時のモアレ発生を抑制するための処理機能である。この分散処理機能は具体的には、前記バックフォーカス調整手段１０を制御して、前記レンズ系７と前記撮像素子８との距離を調整して、前記ディスプレイパネル５の１個の画素が前記撮像素子８のＣＣＤの複数個（例えば３個）の画素に対応するように前記画像の光を分散させる。
【００３５】
画像処理装置３は、撮像装置２で撮影した画像を処理して、画像表示装置４に表示させるための装置である。画像処理装置３は、具体的には画像処理機能を備えたコンピュータによって構成されている。本実施形態では、上述のように、１つのコンピュータで画像処理装置３と制御手段１２の機能を持たせている。また、画像処理装置３には、キーボード２４やマウス２５が適宜接続される。
【００３６】
画像表示装置４は、撮像装置２で撮影され、画像処理装置３で画像処理された画像データを表示するための装置である。画像表示装置４は、欠陥画像用モニタ２７と、操作用モニタ２８とから構成さている。欠陥画像用モニタ２７は、撮像装置２で撮影して画像処理装置３で分散処理した後のディスプレイパネル５の表面の画像を表示する。操作用モニタ２８は、撮像装置２の焦点合わせ等の際にディスプレイパネル５を表示する。オペレータは、この操作用モニタ２８を見ながら撮像装置２の焦点合わせ等の操作を行い、欠陥画像用モニタ２７を見て、ディスプレイパネル５に表示ムラが無いか検査する。
【００３７】
［ディスプレイパネルの検査方法］
次に、以上の構成のディスプレイパネル検査装置１を用いたディスプレイパネルの検査方法について説明する。
【００３８】
本実施形態のディスプレイパネルの検査方法は、レンズ系７と撮像素子８とを具備した前記ディスプレイパネル検査装置１の撮像装置２を用いて、ディスプレイパネル５に表示された画像を撮影し、撮影した画像から画像処理装置３及び画像表示装置４を用いて、前記ディスプレイパネル５の表示ムラを検査する方法である。
【００３９】
このディスプレイパネルの検査方法は、焦点合わせ工程と、接写工程とから構成されている。
【００４０】
焦点合わせ工程は、前記撮像装置２の前記ディスプレイパネル５に対する焦点合わせを行う工程である。
【００４１】
暗室１５内に装着されたディスプレイパネル５に対してレンズ系７を臨ませた状態で、制御手段１２が焦点合わせ手段９を制御して移動部１７を上下に移動させ て、レンズ支持部１４を介してレンズ系７の位置を調整し、レンズ系７の焦点をディスプレイパネル５に合わせる。即ち、マクロ撮影のための焦点合わせを行 う。焦点合わせが完了したら、バックフォーカスの調整を行う。
【００４２】
接写工程は、レンズ系７と撮像素子８との間の距離を長くしてディスプレイパネル５に表示された画像のマクロ撮影を可能とする工程である。
【００４３】
以下、接写工程でのバックフォーカス調整について詳述する。
【００４４】
一般的に、カメラにおいては、図３に示すように、撮影対象の被写体（ディスプレイパネル５）からレンズ系（レンズ系７）までの距離をa、レンズ系から撮像素子(ＣＣＤやフィルムであって本実施形態では撮像素子８)までの距離をb、レンズの焦点距離をfとすると、次の関係式(レンズの公式)が成り立つ。
【００４５】
1/a+1/b=1/f          …（１）
通常は、被写体からレンズ系までの距離aを調整(フロントフォーカスを調整)することを「焦点合わせ」と呼んでいる。
【００４６】
本実施形態においては、カメラの焦点合わせ、すなわちフロントフォーカス調整によってカメラの焦点を被写体(ディスプレイパネル５)に合わせた後、被写体からレンズ系７までの距離aを固定したまま、レンズ系７から撮像素子８までの距離bを調整するバックフォーカス調整を行うことにより、マクロ撮影を可能すると共に、後述するモアレの発生を抑制することとしている。
【００４７】
前記式１の関係より、レンズ系７から撮像素子８までの距離bを長くすれば、ディスプレイパネル５からレンズ系７までの距離aを短くすることができる。即ち、バックフォーカスを長くすれば、フロントフォーカスを短くすることができる。分解能を確保するためにワークディスタンスを短くすると、前記式１のａが短くなるために式１を満たすことができず、ピントが合わない。焦点距離ｆはレンズに依存するため、式１を満たすためにはｂを長くする必要がある。
【００４８】
本実施形態は、ディスプレイパネル５の検査を行うために、ディスプレイパネル５に表示された画像を撮像素子８(例えばCCDカメラ)で撮影する際に、撮像素子８の接写時の焦点合わせを行った後、レンズ系７と撮像素子８との間の距離を変化させる(バックフォーカス調整を行う)ことにより、マクロ撮影(接写)を行う。
【００４９】
通常撮影においては、通常ピッチの画素を有するディスプレイパネル５に表示された画像を撮像素子８で広い範囲に亘って撮影して検査する。そして、狭画素ピッチの小型ディスプレイパネル５を行う場合等においては、マクロ撮影を行う。
【００５０】
この場合は、狭画素ピッチの小型ディスプレイパネル５にレンズ系７を合わせて近づける。次いで、バックフォーカス調整手段１０を制御してレンズ系７と撮像素子８との間の距離を長くしてディスプレイパネル５に表示された画像のマクロ撮影を行う。
【００５１】
それによって、顕微鏡を用いたり、カメラに接写リングを取り付けたりする等の手間やコストのかかる方法を用いることなく、マクロ撮影による高い精度かつ鮮明な画像の撮影を行うことができる。
【００５２】
また、バックフォーカス調整を行うことにより、図４に示すように、最短撮影距離(WD)を短縮することができる。図４の例では、バックフォーカス調整を行わない場合には最短撮影距離(WD)が350mmであるカメラの場合、バックフォーカス調整を行うことにより最短撮影距離(WD)を285mmまで短縮することができた。それによって、同じ大きさのディスプレイパネルの検査を行う場合、バックフォーカス調整によって、よりディスプレイパネルに接近した状態での撮影、すなわちマクロ撮影が可能となる。
【００５３】
また、カラー液晶ディスプレイパネルの検査を行う場合、最短撮影距離(WD)が350mmである従来のカメラでは、同色の画素のピッチ(隣り合う2つのドットそれぞれの3色の内の同一色の画素の間隔)が139.7μｍのパネルまでが検査の限界であったが、バックフォーカス調整を行うことにより、同一色の画素のピッチが108.0μｍのパネルの検査が可能となった。
【００５４】
以上のディスプレイパネルの検査方法においては、必要に応じて分散処理を行うことができる。この分散処理は、マクロ撮影時、通常撮影時の何れにも適用できるものであり、モアレ現象が発生しやすいときに、分散工程で行う。分散工程は、レンズ系７と撮像素子８との間の距離を調整して前記ディスプレイパネル５の画像の光を分散させる工程である。この分散工程では、前記焦点合わせ工程でレンズ系７の焦点がディスプレイパネル５に合った状態で、前記レンズ系７と前記撮像素子８との間の距離を調整して前記ディスプレイパネル５の画像の光を分散させることにより、ディスプレイパネル５に表示された画像を撮影する時のモアレ発生を抑制する。この分散工程で、前記レンズ系７と前記撮像素子８との距離であるバックフォーカスを調整して、ディスプレイパネル５の１個の画素が撮像素子８のＣＣＤの３個の画素に対応するように前記画像の光を分散させる。
【００５５】
モアレ抑制の原理は、次のようになっている。
【００５６】
ディスプレイパネル、特にカラー液晶ディスプレイパネルにおいては、赤(R)、緑(G)、青(B)それぞれの色を表示する画素が一つの組となって一つの表示点(ドット)を形成している。
【００５７】
ここで、ディスプレイパネルを白色表示、すなわちRGBの全ての色を表示させた場合であって、ディスプレイパネル５の１個の画素からの光を３個の撮像素子８のＣＣＤ素子で検出する場合を考える。もし、ディスプレイパネル５に表示ムラが無ければ、ディスプレイパネル５全体が一つの色で均一に光ることとなる。このとき、ディスプレイパネル５を撮像素子８で撮影すると、ディスプレイパネル５の各画素と撮像素子８のＣＣＤ素子の各画素との間に位置ずれが無ければ、図５に示すように、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルは、規則的に変化して、ディスプレイパネル５の画素毎にばらつくことは無くなる筈である。なお図５は、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルが規則的に変化する状態を模式的に示すものであり、図中の上部に示した山形はディスプレイパネル５から発せられる表示色の光の輝度レベルを示し、図中の下部のヒストグラムはＣＣＤの各画素で検出したディスプレイパネル５からの光の輝度レベルを示すものである。ディスプレイパネル５に表示ムラが存在しなければ、この図５のように、ディスプレイパネル５を白色表示させた場合、ディスプレイパネル５の各画素に対応する全てのＣＣＤの画素に入力される光の輝度レベルに、ディスプレイパネル５の画素毎のばらつきは無くなる筈である。
【００５８】
そして、もしディスプレイパネル５に表示ムラが存在する場合は、表示ムラが生じている画素からの光をこの画素に対応するＣＣＤの画素で検出した時の光の輝度レベルが、表示ムラが生じていない画素からの光を検出する他の画素での輝度レベルとは異なるものとなるので、この輝度レベルの変化からディスプレイパネル５の表示ムラが検出できることとなる。
【００５９】
また、ディスプレイパネル５の各画素と撮像素子８のＣＣＤの各画素との間に位置ずれが無い場合は、ＣＣＤの画素で検出する光の輝度レベルの割合が変化することが無く、モアレも発生しないこととなる。
【００６０】
しかしながら、実際にはディスプレイパネル５の各画素と撮像素子８のＣＣＤの各画素との間に位置ずれが存在する場合があり、この場合は図６に示すように、ディスプレイパネル５に表示ムラが存在しなくても撮像素子８のＣＣＤの画素で検出する光の輝度レベルの割合がＣＣＤ全体で不均一になってしまい、これがモアレの発生の原因となる。例えば図６の例では左側のグラフで示す画素では明るい縞となり、右側のグラフで示す画素では暗い縞となる。
【００６１】
従来はこうしたモアレの発生を画像処理によって除去したり、カメラのフロントフォーカス調整によってモアレを抑制したりしていたが、本実施形態ではバックフォーカス調整によってモアレを抑制している。
【００６２】
具体的には、一旦撮像装置２のレンズ系７の焦点合わせをした後、バックフォーカス調整手段１０の精密移動機構１９によって撮像素子８を移動させ、レンズ系７と撮像素子８との間の距離bを変化させている。変化させる量としては、ディスプレイパネル５の画素１個に対して撮像素子８のＣＣＤの画素３個が対応するようになる位置までである。すなわち、図７に示すように、RGBの３画素からなる１ドットの光を９個のＣＣＤで検出する位置まで、距離bを変化させる。換言すれば、ディスプレイパネル５の単色１画素からの光を撮像素子８の３個のＣＣＤに、つまり１ドットを形成するRGB３画素からの光を９個のＣＣＤに分散させて検出させるように撮像素子８を移動させる。
【００６３】
その結果、図８に示すように、ディスプレイパネル５に表示ムラが無く、ディスプレイパネル５全体が均一に白色に光っている場合には、全てのＣＣＤで検出する光の輝度レベルが一定となり、輝度レベルの規則的な変化を抑えられてモアレの発生を抑制する。この結果、モアレによる視覚的な障害なしに、ディスプレイパネル５の表示ムラの有無のみを認識できるようになり、表示ムラが無いことを正しく検出することができる。
【００６４】
一方、ディスプレイパネル５に表示ムラが存在する場合には次のようになる。即ち、図９に示すように、ディスプレイパネル５の表面に表示ムラの欠陥がある場合は、その部分の輝度レベルが他の部分に比べて変化する。しかも、広い範囲（３個のＣＣＤ）で輝度レベルが変化するため、表示ムラによるディスプレイパネル５から生じる光の輝度の違いを撮像素子８のＣＣＤで容易に且つ確実に検出することができる。
【００６５】
この撮像素子８のＣＣＤでの検出値に基づいて画像表示装置４の欠陥画像用モニタ２７に表示し、検査員の視覚やしきい値との比較による画像処理で表示ムラを検出する。
【００６６】
それによって、複雑で時間のかかる画像処理を行う必要無しに、撮影された画像から確実に表示ムラの検査を行うことができる。
【００６７】
また、フロントフォーカス調整ではなくバックフォーカス調整を行うことから、一度レンズ系７の焦点合わせを行えば、その後レンズ系７を移動させる必要が無いので、カメラ（撮像装置２）の光軸ずれが発生せず、また検査対象となるディスプレイパネル５を交換する度にカメラの焦点合わせを行う必要が無くなり、作業性が向上する。
【００６８】
以上より、ディスプレイパネル５の表示ムラの検査を迅速且つ正確に行うことができるようになる。
【００６９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００７０】
本実施形態のディスプレイパネルの検査装置は、前記第１実施形態のディスプレイパネル検査装置１に光学フィルタを追加したものである。全体構成は前記第１実施形態のディスプレイパネル検査装置１と同様であるため、ここでは同一部材には同一符号を付してその説明を省略し、光学フィルタを中心に説明する。
【００７１】
本実施形態のディスプレイパネル検査装置は、図１０に示すように、撮像装置２のレンズ系７と撮像素子８との間に、光学フィルタ３０（図１１参照）を装着するフィルタ装着部３１を備えている。
【００７２】
光学フィルタ３０は、ディスプレイパネル検査装置に要求される機能を備えたフィルタが用いられる。例えば、近赤外線をカットするＩＲカットフィルタ、反射光を取り除くＰＬフィルタやローパスフィルタ等の種々の機能を備えたフィルタの中から、ディスプレイパネル検査装置に必要とされる機能を備えたフィルタを選択して取り付ける。
【００７３】
フィルタ装着部３１は、光学フィルタ３０を装着するための部分である。フィルタ装着部３１は、手動で光学フィルタ３０を交換する場合と、自動で光学フィルタ３０を交換する場合があり、これらに応じて構成される。フィルタ装着部３１は、レンズ支持部１４の縦板部１４Ａに取り付けられて、光学フィルタ３０を支持する。
【００７４】
このフィルタ装着部３１は、光学フィルタ３０を手動で交換する構成の場合、光学フィルタ３０に嵌合してこの光学フィルタ３０をレンズ系７と撮像素子８との間で支持する部材として構成される。この場合、フィルタ装着部３１に新たな光学フィルタ３０が装着されたことを検知するスイッチ又はセンサを備え、新たな光学フィルタ３０の装着を検知することで、後述する制御手段１２の微調整処理機能を作動させるようにしてもよい。
【００７５】
フィルタ装着部３１が光学フィルタ３０を自動で交換する構成の場合、そのフィルタ装着部３１は例えば図１１に 示すように、フィルタ支持部３２と、回転駆動モータ３３とからなるフィルタ切替機構３４を備えて構成される。フィルタ支持部３２は、光学フィルタ３０を支 持する支持腕部３６を３つ設けて構成され、各支持腕部３６で同時に３枚の光学フィルタ３０を支持する。フィルタ支持部３２は、その支持腕部３６で支持され た光学フィルタ３０が、レンズ系７と撮像素子８との間に位置するように配設されている。なお、支持腕部３６は４つ以上設けてもよい。回転駆動モータ３３ は、フィルタ支持部３２を適宜回転させる。この回転駆動モータ３３は、前記制御手段１２に接続されている。この場合、制御手段１２は、光学フィルタ３０の 装着又は交換後に微調整処理機能を自動的に作動させるように設定される。
【００７６】
前記制御手段１２は、前記第１実施形態で説明した機能に加えて、レンズ系７と撮像素子８との間の距離を微調整する微調整処理機能をさらに備えている。この微調整処理機能は、光学フィルタ３０の装着又は交換に伴って屈折によるフォーカスのズレを修正するために、バックフォーカス調整手段１０を制御してレンズ系７と撮像素子８との間の距離を微調整する機能である。さらに、制御手段１２は、フィルタ切替機構３４の回転駆動モータ３３を制御して、所定の光学フィルタ３０をレンズ系７と撮像素子８との間に移動させて、ディスプレイパネル検査装置の光学特性を変更するようになっている。即ち、フィルタ装着部３１がフィルタ切替機構３４を備えて構成される場合は、前記制御手段１２は、フィルタ切替機構３４の回転駆動モータ３３を制御して、フィルタ支持部３２の支持腕部３６を回転させて、選択された光学フィルタ３０をレンズ系７と撮像素子８との間に移動させて支持する。
【００７７】
以上のように構成されたディスプレイパネル検査装置は次のように動作する。
【００７８】
ディスプレイパネル検査装置の全体的な動作は前記第１実施形態のディスプレイパネル検査装置１と同様であるため、ここでは光学フィルタ３０の交換作業を中心に説明する。
【００７９】
光学フィルタ３０としては、機能の異なるフィルタが複数枚用意される。この複数の光学フィルタ３０の中からディスプレイパネル検査装置に要求される機能に対応した光学フィルタ３０が選択され、フィルタ装着部３１に新たに装着され、又は既存の光学フィルタ３０と交換される。
【００８０】
この際、手動で光学フィルタ３０を交換する構成のフィルタ装着部３１の場合は、作業者が光学フィルタ３０をフィルタ装着部３１に直接取り付ける。このとき、既存の光学フィルタ３０がフィルタ装着部３１に取り付けられている場合は、まずそれを取り外し、その後新たな光学フィルタ３０をフィルタ装着部３１に装着する。
【００８１】
次いで、前記スイッチ又はセンサを備えている場合は自動で、スイッチ等を備えていない場合は手動で、制御手段１２の前記微調整処理機能を作動させる。
【００８２】
また、自動で光学フィルタ３０を交換する構成のフィルタ装着部３１の場合は、制御手段１２によるフィルタ切替機構３４の制御により回転駆動モータ３３が作動されてフィルタ支持部３２が回転され、所定の光学フィルタ３０をレンズ系７と撮像素子８との間に装着する。次いで、前記微調整処理機能を作動させる。
【００８３】
そして、前記微調整処理機能により、レンズ系７と撮像素子８との間の距離を微調整し、光学フィルタ３０の交換作業を終了する。
【００８４】
この後、ディスプレイパネル検査装置による通常の検査が行われる。
【００８５】
以上により、要求される機能を備えた光学フィルタ３０を前記フィルタ装着部３１に適宜装着又は交換すると共に、制御手段１２で前記レンズ系７と前記撮像素子８との間の距離を微調整して、光学フィルタ３０の機能に応じてノイズ光の除去等を行った検査光を前記撮像素子８で受光させるため、前記第１実施形態の機能と相まって、高い精度の検査を行うことができる。
【００８６】
また、フィルタ装着部３１をレンズ系７と撮像素子８との間に設けて、光学フィルタ３０をレンズ系７と撮像素子８との間に装着するため、光学フィルタ３０をコンパクトに装着することができる。即ち、光学フィルタ３０のサイズを小さくすることができる。しかも光学フィルタ３０は、画角の如何に係わらす同じサイズにすることができる。これは、バックフォーカス部が、レンズ系７の内部で一度結像させた像を撮像素子８のサイズに展開しているためである。これにより、ディスプレイパネル検査装置も嵩張らずコンパクトに構成することができる。また、光学フィルタ３０が小さくなるため、軽量化及びコスト低減も図ることができる。
【００８７】
［変形例］
前記第１実施形態では、前記分散工程で、ディスプレイパネル５の１個の画素が撮像装置２のＣＣＤの３個の画素に対応するように前記画像の光を分散させたが、２個または４個以上の画素と対応するように前記画像の光を分散させてもよい。
【００８８】
前記第１実施形態では、焦点合わせ工程の次に接写工程を行ったが、ディスプレイパネル５の種類によっては、接写工程の次に焦点合わせ工程を行っても良い。検査対象のディスプレイパネル５によって、このディスプレイパネル５と前記レンズ系７との間の距離及びレンズ系７と前記撮像素子８との間の距離が予め分かっているものもあるため、その場合は焦点合わせ工程と分散工程とを逆にしても良い。即ち、接写工程の次に焦点合わせ工程を行っても良い。
【００８９】
前記第２実施形態では、フィルタ切替機構３４を、回転駆動モータ３３で支持腕部３６を回転させて光学フィルタ３０を切り替える構成にしたが、他の構成でも良いことはいうまでもない。例えば、ジュークボックスと同様に、複数の光学フィルタ３０を収納する収納部と、この収納部内の光学フィルタ３０を自動的に取り出してフィルタ装着部３１に搬送して装着する搬送部とから構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディスプレイパネル検査装置の撮像装置を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るディスプレイパネル検査装置を概略的に示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る撮像装置のフロントフォーカスとバックフォーカスに関して焦点距離を模式的に示す説明図である。
【図４】１画素が139.7μｍのディスプレイパネル及び１画素が108.0μｍのディスプレイパネル並びにそれらの最短撮影距離(WD)を示す模式図である。
【図５】ディスプレイパネルを撮像装置で撮影したときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフである。
【図６】モアレが発生している状態でディスプレイパネルを撮像装置で撮影したときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフである。
【図７】撮像装置のＣＣＤ素子及びディスプレイパネルの各画素の対応状態を示す模式図である。
【図８】撮像装置で受光する光をバックフォーカスにより分散させたときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフである。
【図９】ディスプレイパネルに点欠陥などの種々の表示ムラが発生しているときの、ＣＣＤ素子の各画素で検出する光の輝度レベルの分布を模式的に示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るディスプレイパネル検査装置の撮像装置を概略的に示す構成図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るディスプレイパネル検査装置のフィルタ装着部を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１：ディスプレイパネル検査装置、２：撮像装置、３：画像処理装置、４：画像表示装置、５：ディスプレイパネル、７：レンズ系、８：撮像素子、９：焦点合わせ手段、１０：バックフォーカス調整手段、１１：パネルコントロール部、１２：制御手段、１３：垂直移動機構、１４：レンズ支持部、１５：暗室、１６：固定部、１７：移動部、１９：精密移動機構、２０：撮像素子支持部、２２：ＬＣＤパネル用電源、２３：ＬＣＤパネル駆動信号発生器、２７、欠陥画像用モニタ、２８：操作用モニタ、３０：光学フィルタ、３１：フィルタ装着部、３２：フィルタ支持部、３３：回転駆動モータ、３４：フィルタ切替機構、３６：支持腕部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005499295.tif 000009
【図９】
0005499295.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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